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【关键词】相似度核聚类 基于内容 绘画流派
随着科技的不断发展，我们在物质生活
得到不断满足的同时，对精神生活也提出了新
的要求，在这样的社会环境下，艺术的普及和
推广就具有了较强的现实意义。
绘画是艺术门类中的重要组成之一。绘
画艺术从作品材质划分，西方有油画、漆画等，
中国有水墨画、水彩画等；从风格上划分，则
更加细分到诸多流派，单譬如油画，就有印象
主义、浪漫主义、写实主义，抽象主义、后现
代主义等等数十种之多，对于一般的艺术欣赏
者而言，难以分辨。因此，亟需提出一种基于
机器识别的分类算法。
分类算法需根据艺术流派分析的传统经
验进行算法设计，同时可以参考基于内容的视
频检索的部分核心思想进行实现。就核心概念
而言，视频是帧的封装，流派是目标作品绘画
的封装，在实现上具有类比的可行性。在基于
内容的视频检索领域，许多研究方法都是利用
并提取关键帧从而简化视频相似度对比的运算
量，但需满足帧数相等的先决条件。在绘画目
标作品分类算法中，显然不适用。为了更好的
满足本文特定的分类需求，算法需解决两个不
同绘画样本数量（矩阵不同维）的聚类及其相
似度计算问题。本文主要思想正是以此为出发
点，提出相似度核来计算不同维矩阵相似度的
算法，再结合聚类算法解决流派分类问题。
1 特征提取
颜色、纹理和形状是绘画作品图像中最
重要的代表特征，也是最为底层的视觉特征，
我们在特征向量的提取工作中，着重从此着手。
颜色特征是固有的一种视觉特性，颜色
特征对图像质量的变化、噪声等都有很好的鲁
棒性，目前基于图像颜色提取特征向量的算法
日臻成熟，如颜色直方图、颜色矩、累计直方
图、Color Coherence Vector 等。
纹理特征与物体的表面有强相关性，表
现物体的某种局部性质，是像素在局部区域中
分布关系的度量，但其本质是像素灰度空间的
分布规律。基于图像纹理提取特征向量的算法
有重要的研究意义，也取得了很大的发展，主
文/张杰
针对绘画作品存在流派众多
风格各异，而导致无法机器识别
并分类的问题，提出一种核聚类
算法。首先，选取数字化绘画作
品并选定绘画特征基准图像集，
提取特征向量、构造特征矩阵。
其次，基于矩阵运算方法及核函
数提出一种相似度核聚类算法，
能有效完成绘画作品的流派分析
和聚类。
摘 要
要有Tamura 纹理特征、灰度共生矩阵、小波
变换和自回归纹理模型等。
形状特征基于图像中物体与区域的划分，
在目前的技术水平下，无法保证准确性和鲁棒
性，只应用于特殊情况中。
对此，提出了综合特征提取方法，采用
颜色特征与纹理特征相结合的方法构造特征矩
阵。
1.1 颜色特征向量提取
选取分量间相互独立且具有视觉一致性
的HSV 颜色空间，如图1 所示。
根据其特性，在保留足够颜色信息的前
提下，降低颜色直方图的维数后，对HSV 空
间进行非等间隔量化，令，，
，将HSV 空间的像素量化到[0-71]，构
造一维特征矢量：
（1）
为72 级的一维直方图，即该图像的颜色
特征。
1.2 纹理特征向量提取
采用灰度共生矩阵来表示纹理特征，其
本质是图像二阶组合条件概率密度函数。具有
计算量小，算法复杂度低，容易实现，特征提
取速度快的特点。
灰度共生矩阵定义在θ 方向上，相隔d 像
素距离的一对像素，具有灰度值i 和j 的概率，
标记为：
（2）
若θ 与d 确定，则得。灰度共生矩阵用
一对像素出现某灰度值的概率表示纹理，可定
量描述纹理特征。
取d=1，θ 分别为0°、45°、90°、135°的
公式如下：
（3）
（4）
（5）
（6）
其中，图像空间由像素构成，水平
， 垂直，k、m 和l、n
表示所选区域。
RGB 转化为灰度图像，灰度级256，如
式（7）：
（7）
其中Y为灰度值，R为红色分量的灰度值，
G 为绿色分量的灰度值，B 为蓝色分量的灰度
值。
在保证检索特征的前提下，采用16 级灰
度量化能大大提高提取速度，按照公式（3）（4）
（5）（6）构造共生矩阵，分别计算出其惯性
矩CON、熵ENT、能量ASM、相关COR 后
做归一化处理，得公式（8）：
（8）
其中Fi 为N维特征向量，fij 为上特征分量。
1.3 综合特征向量提取
在获得颜色特征和纹理特征之后，根据
公式（1）和公式（8）可构造综合特征向量为：
（9）
1.4 特征矩阵构造
设定进入分析的作品流派图像集的数量
为N，即： ，ni 为第i 个图像集的作
品数量，。
根据1.3 节对综合特征向量的定
义公式（9）， 构造m 在N 个图像集
中， 将每张作品图像的综合特征向量
转置后代入，
构造特征矩阵表示为：
（10）
对进行变量统一后，构建出特征矩阵
为公式（11）：
（11）
2 相似度计算
2.1 相似度核
核函数提供了特征矩阵之间的相似性度
量，本文选取线性核作为算法中
相似性度量的核函数。定义在集合X 上的核
函数k， ，其中，采用核
函数可以度量的相
似性。
根据上文1.2 章节构造特征矩阵的定义，
利用公式（11）对待分类的绘画目标作品建立
特征矩阵，即：
●基金项目：厦门大学课题项目编号19361。
图1：HSV 颜色空间图2：提取纹理特征图
像空间
Electronic Technology • 电子技术
Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 99
【关键词】总体 元器件 国产化
元器件作为电气设备的基本组成单元，
是实现各项功能的基石，元器件的质量好坏直
